《載藥超高分子量聚乙烯的摩擦控釋機理研究》是依託西南交通大學，由屈樹新擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：載藥超高分子量聚乙烯的摩擦控釋機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：屈樹新
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對磨屑導致人工關節無菌性鬆動的臨床問題，增加材料的耐磨性，減小磨屑的產生和降低其危害是一條有效途徑，利用藥物阻斷磨屑刺激環節，為抑制無菌性鬆動提供了新途徑。本申請前期研究了載藥超高分子量聚乙烯的製備及其在乾摩擦下的摩擦學性能。但藥物釋放行為將決定其體內生物效應，由於摩擦伴隨著整個使用過程，因此本申請提出摩擦控釋藥物研究，研究不同的摩擦學因素，如載荷、位移幅值、頻率和時間對載藥超高分子量聚乙烯磨屑形成和特徵，藥物釋放行為及所引發生物效應的影響規律；探索摩擦學因素對藥物控釋的作用機理；揭示藥物控釋的關鍵摩擦學因素；利用人工關節的正常摩擦，實現匹配地控釋藥物，預防和抑制無菌性鬆動。本申請的研究，不僅可探索摩擦控釋藥物作用規律及機理，豐富和發展生物摩擦學理論，而且為研發具有我國自主智慧財產權的可抑制人工關節無菌性鬆動的新技術，提高我國人工關節的市場競爭力，改善廣大患者的生活質量起到重要作用。
結題摘要
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)已成功地被套用於臨床人工關節置換50餘年，但由於磨損磨屑導致的骨溶解和假體鬆動大大局限了人工關節的壽命。為了降低UHMWPE磨損磨屑誘導的骨溶解，常採用最佳化人工關節的摩擦副、最佳化人工關節的設計、採用輻照高交聯的UHMWPE等措施提高其壽命，但隨著患者活動度及年輕患者數量的增加，對人工關節的壽命提出了更高的要求。本研究提出在人工關節組件材料中最薄弱，即在UHMWPE中加入具有抑制骨溶解的藥物-阿侖膦酸鈉(ALN)，希望通過藥物抑制磨屑對細胞的刺激作用。本項目最佳化了UHMWPE-ALN的製備工藝，研究UHMWPE-ALN的摩擦學性能及體外藥物釋放，尤其是摩擦對藥物釋放的影響，研究UHMWPE-ALN磨屑對細胞的影響。結果表明，當ALN濃度低於0.5wt.%時，在同種潤滑條件及相同載荷下，UHMWPE-ALN 0.25、0.5 wt.%的力學性能、抗劃傷能力、摩擦係數、磨痕體積及微觀形貌與UHMWPE沒有顯著性差異，而UHMWPE-ALN 1.0 wt.%的力學性能、抗劃傷能力、摩擦係數與磨痕體積等有顯著增加，主要原因是ALN在UHMWPE中的團聚；通過添加表面活性劑和超聲分散可提高ALN在UHMWPE中分散，提高其力學和耐磨性能；UHMWPE-ALN磨屑體外藥物釋放可分為突釋、快速釋放和緩慢釋放三個階段，突釋階段主要受磨屑粒徑的影響，快速釋放階段主要受載藥濃度的影響，緩慢釋放階段釋磨屑粒徑和載藥量對藥物釋放影響相似，仍有一部分ALN包裹於UHMWPE磨屑的內部需要較長時間才能被釋放，同時UHMWPE氧化伴隨著藥物釋放過程；伴隨摩擦，UHMWPE-ALN體外藥物釋放明顯高於未摩擦試樣，主要包括緩慢增加釋放和快速釋放兩個階段，藥物釋放在摩擦後階段會明顯加快，因此在預測UHMWPE-ALN體內藥物釋放時需要考慮摩擦促進ALN釋放的作用；磨屑與巨噬細胞、成骨細胞共培養結果顯示，ALN抑制巨噬細胞的增殖，促進成骨細胞的增殖及鹼性磷酸酶活性，且三者呈劑量依賴型(10-6～3×10-6 mol•L-1)，UHMWPE或UHMWPE-ALN磨屑刺激巨噬細胞TNF-α的分泌，但ALN可降低該刺激作用。研究顯示，製備較低藥物濃度或通過表面活性劑可製備載藥UHMWPE，其力學性能和耐磨性能可滿足人工關節的套用，該研究為解決臨床人工關節鬆動提供了一條新途徑。
